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        降低濕法煉鋅中性浸出液中鍺濃度的試驗研究

        2014-12-16 07:51:58陳科彤湯順賢
        濕法冶金 2014年2期
        關(guān)鍵詞:浸出液濕法中性

        陳科彤,湯順賢,劉 賢

        (1.昆明冶金研究院,云南 昆明 650031;2.云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南 曲靖 655000)

        目前,世界上主要的煉鋅方法是濕法。礦石中,鋅主要以硫化物形式存在,其次為氧化物形式。在硫化礦中,閃鋅礦和高鐵閃鋅礦是其主要礦物形式[1]。

        ZnS精礦經(jīng)沸騰焙燒后得到的焙砂除含鋅和鍺的氧化物外,也含有其他金屬化合物,如CaO、MgO、Fe3O4及ZnFe2O4等,其中鍺對鋅的生產(chǎn)危害最大,鍺質(zhì)量濃度過高,會引起燒板、返溶等,嚴(yán)重影響生產(chǎn)[2]。鋅的中性浸出過程中,通過控制浸出條件,可以有效降低中性浸出液中鍺質(zhì)量濃度[3-4]。實際生產(chǎn)中,當(dāng)鍺質(zhì)量濃度控制在0.3~0.6mg/L時,易于實現(xiàn)凈化過程的平穩(wěn)控制,減輕凈化壓力。

        1 試驗原料

        1.1 礦石成分

        試驗所用鉛鋅礦石中,鋅平均品位為17.67%,鉛平均品位為8.35%,鍺平均品位為33.55g/t。原礦選礦后,Zn、Ge大都富集到鋅精礦中,精礦成分見表1,焙砂成分見表2。

        表1 鋅精礦化學(xué)成分分析結(jié)果 %

        表2 焙砂化學(xué)成分分析結(jié)果%

        1.2 礦石粒度

        試驗所用物料的粒度介于0.15~0.2mm之間,先進(jìn)行漿化,然后再進(jìn)行球磨與分級。

        1.3 浸出劑成分

        中性浸出時所用浸出劑的主要組成為:ρ(Zn2+)=160g/L,ρ(Sb2+)=5~10mg/L,ρ(Cd2+)< 1.5mg/L,ρ (Co2+)< 5mg/L,ρ(H2SO4)=100~110g/L,ρ(Mn2+)=2~3g/L,ρ(ΣFe)=1.0~2.5g/L,ρ(Cu2+)<0.6g/L。

        2 鍺的脫除機(jī)制

        用稀硫酸浸出鋅焙砂,氧化鋅、氧化鍺和其他金屬氧化物易溶解,而鐵酸鋅難溶[5],因此,為了提高鋅浸出率,鋅焙砂的浸出分3個階段進(jìn)行:中性浸出,酸性浸出,浸出殘渣揮發(fā)鋅[6]。

        中性浸出所用浸出劑為酸性浸出液和ZnSO4溶液的部分電解廢液。中性浸出能分離鋅與其他大部分雜質(zhì)。浸出過程中,鍺的脫除主要基于水解產(chǎn)生的氫氧化鐵膠體或鐵礬吸附鍺或與鍺形成共沉淀,以及鍺在溶液中水解成氫氧化物沉淀[7]。

        3 試驗結(jié)果與討論

        浸出過程中,降低溶液中鍺的濃度主要依賴氫氧化鐵的吸附和鍺自身的水解,因此,浸出過程中需控制鐵質(zhì)量濃度、pH、浸出時間、生產(chǎn)流量和溫度,促進(jìn)氫氧化鐵的沉降和鍺的水解。

        3.1 鐵對中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

        焙砂中的鐵主要為鐵酸鋅,在中性浸出過程中浸出率很低,若有還原物質(zhì)存在,則會促進(jìn)其浸出。向體系中加入少量FeS,控制溶液中鐵的質(zhì)量濃度,所得上清液中鍺質(zhì)量濃度如圖1所示。

        圖1 Fe對鍺質(zhì)量濃度的影響

        由圖1看出:隨體系中鐵質(zhì)量濃度增大,上清液中鍺質(zhì)量濃度降低;但鐵質(zhì)量濃度超過1.57 g/L后,上清液中鍺質(zhì)量濃度升高。這主要是由于鐵量過低時,鍺吸附不完全;而鐵量過高則氫氧化鐵膠體沉降不完全,對鍺的吸附也不完全。

        3.2 浸出終點pH對中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

        浸出過程中,控制Fe2+質(zhì)量濃度為1.57 g/L,上清液中鍺質(zhì)量濃度與浸出終點pH的關(guān)系如圖2所示。

        圖2 浸出終點pH對鍺質(zhì)量濃度的影響

        由圖2看出:隨浸出終點pH升高,上清液中鍺質(zhì)量濃度降低;pH超過5.2后,上清液中鍺質(zhì)量濃度隨pH升高而升高。這是因為pH大于5.2后,鋅浸出率降低,Zn2+易水解;氫氧化鐵膠體帶負(fù)電,影響As、Sb等雜質(zhì)的共沉淀分離;而pH低于5.0時,F(xiàn)e3+的水解沉淀不完全,不能完全吸附鍺。所以,pH控制在5.0~5.2之間較為適宜。

        3.3 浸出時間對中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

        控制pH在5.0~5.2,鐵質(zhì)量濃度為1.57 g/L時,中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度與浸出時間的關(guān)系如圖3所示。

        圖3 浸出時間對鍺質(zhì)量濃度的影響

        由圖3看出:浸出過程中,延長浸出時間,可以降低上清液中的鍺質(zhì)量濃度;浸出5h后,上清液中鍺質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定,再延長時間反而增大電耗。因此,浸出時間控制在5h以內(nèi)為宜。

        3.4 溫度對中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

        生產(chǎn)過程中,由鐵的浸出和膠體吸附溫度確定中性浸出溫度。由于鐵酸鋅的浸出需要較高溫度,而氫氧化鐵水解時溫度越高水解pH越低,越有利于鍺的吸附[8],同時,吸附過程又是放熱的,所以理論上,在較低溫度下,可以實現(xiàn)鍺的吸附脫除,但由于低溫下無法實現(xiàn)鐵的平衡,所以根據(jù)生產(chǎn)實踐,溫度控制在75~82℃之間,這樣即可實現(xiàn)鐵的生產(chǎn)平衡,又能保證上清液中鍺質(zhì)量濃度低于0.6mg/L,滿足生產(chǎn)需要。

        3.5 生產(chǎn)連續(xù)性對中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

        當(dāng)生產(chǎn)停止時,溶液pH會逐漸升高,而浸出終點pH升高不利于氫氧化鐵的沉降;同時,停車時,溶液進(jìn)入濃縮槽后會使槽內(nèi)溶液產(chǎn)生一段時間的“翻騰”現(xiàn)象,使上清液中懸浮物增加,鍺質(zhì)量濃度上升。因此,在生產(chǎn)過程中,一般不輕易停車,必須確保連續(xù)作業(yè)。

        4 結(jié)論

        在鋅濕法中性浸出階段,通過控制浸出液中鐵質(zhì)量濃度、溶液pH、流量及浸出時間和溫度可以實現(xiàn)控制鍺質(zhì)量濃度的目的。浸出液中鐵質(zhì)量濃度在1.57g/L左右,控制浸出終點pH在5.0~5.2之間,浸出時間在3~5h之間、浸出液流量在140~160m3/h,溫度為75~82℃、連續(xù)生產(chǎn)條件下,中性上清液鍺質(zhì)量濃度控制在0.3~0.6mg/L之間,滿足電積鋅的要求。

        [1]劉洪萍.鋅濕法冶金工藝概述[J].金屬世界,2009(5):53-57.

        [2]何超坤.鋅精礦沸騰焙燒的特點[J].硫酸工業(yè),1993(6):19-22.

        [3]武翠蓮.從鋅廠殘渣中回收鍺和其他有價金屬[J].濕法冶金,2008,27(2):71-74.

        [4]吳雪蘭,蔡江松.從鋅浸出渣中綜合回收鎵鍺的技術(shù)研究及進(jìn)展[J].濕法冶金,2008,27(2):71.

        [5]鐘竹前,梅光貴,李云瑤等.高溫鋅焙砂熱酸浸出-亞硫酸鋅還原-針鐵礦法實驗研究[J].有色金屬,1980,32(1):82-87.

        [6]譙寧,秦念華.電鋅生產(chǎn)中鋅焙砂浸出工藝研究[J].濕法冶金,2001,20(1):22-24.

        [7]徐采棟.鋅冶金物理化學(xué)[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2001:132-167.

        [8]李旭.水解酸化與催化鐵耦合工藝研究[D].上海:上海同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,2009.

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